液体加注装置及方法 |
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| 申请号 | CN202210272607.X | 申请日 | 2022-03-18 | 公开(公告)号 | CN116785959A | 公开(公告)日 | 2023-09-22 |
| 申请人 | 中国石油化工股份有限公司; 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院; | 发明人 | 张然; 田华宇; 王俊; 胡晓明; 杨鹤; 陈大忠; 郝丽春; 宋海清; | ||||
| 摘要 | 本公开涉及一种液体加注装置及方法，该液体加注装置包括：多通 阀 ，至少包括进料口、进气口、出料口以及设于多通阀内部的混合腔，出料口与混合腔连通，进料口和进气口均可断开的连通于混合腔；进料机构，包括进料管路，进料管路与进料口连通；气源机构，包括进气管路，进气管路与进气口连通；排气机构，与出料口连通，具有打开状态和关闭状态；以及喷射机构，与出料口连通，用于向反应器中加注液体。根据上述技术方案，能够实现液体预混，预混液体全部用于加注，无浪费；加注后多通阀内无液体残留，不会对下次加注造成污染；加入液体可精准定量，避免死体积造成的加注量失准；且结构紧凑，操作简单。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液体加注装置，其特征在于，所述液体加注装置包括： |
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| 说明书全文 | 液体加注装置及方法技术领域[0001] 本公开涉及化工实验设备技术领域，具体地，涉及一种液体加注装置及方法。 背景技术[0002] 在发动机模拟实验中，一般是通过喷油嘴的脉宽、压力和喷油次数去调整喷油量的大小。当实验不同种类燃油需要现场调和时，一般是将油品预先调和好放入油罐中，由喷油嘴喷入到反应器中；或是各组分油由喷油嘴先后喷入到反应器中。 [0003] 上述方法存在如下缺点：首先预调和油品时，调和油量要大于实际的使用量，造成浪费；其次，喷油量的定量效果欠佳，不能满足需要精确控制空燃比的场合；再者，燃油会在油路中残留，这会对下次喷油造成污染，需要拆卸清洗，加大了操作难度。 [0004] 对于各组分油先后喷入的情况，会使定量更加困难。针对污染的问题，可以使用预喷油方法置换喷油嘴和油路中的残留，但一般没有喷油旁路，预喷油后反应器中还需要清洗和气体置换，加大了操作难度；而且预喷油并没有消除管路中的死体积，定量不准的问题依旧存在。发明内容 [0005] 本公开的目的是提供一种液体加注装置及方法，可实现液体预混，预混液体能够全部用于加注，避免浪费；同时，加注后可通过气源机构对混合腔内的残留液体进行吹扫，避免混合腔内的残留液体对下次加注液体造成污染，同时，可避免残留液体造成的加注量失准，用以至少解决上述的部分问题。 [0006] 为了实现上述目的，本公开第一方面，提供一种液体加注装置，所述液体加注装置包括： [0007] 多通阀，至少包括进料口、进气口、出料口以及设于所述多通阀内部的混合腔，所述出料口与所述混合腔连通，所述进料口和所述进气口均可断开的连通于所述混合腔； [0008] 进料机构，包括进料管路，所述进料管路与所述进料口连通； [0009] 气源机构，包括进气管路，所述进气管路与所述进气口连通； [0010] 排气机构，与所述出料口连通，具有打开状态和关闭状态；以及 [0011] 喷射机构，与所述出料口连通，用于向反应器中加注液体。 [0012] 可选地，所述多通阀还包括回料口和回气口；所述进料口可切换地连通于所述回料口和所述混合腔；所述进气口可切换地连通于所述回气口与所述混合腔； [0013] 所述进料机构还包括回料管路，所述回料管路与所述回料口连通； [0014] 所述气源机构还包括回气管路，所述回气管路与所述回气口连通。 [0015] 可选地，所述进料口和所述进料机构的数量均为多个，且一一对应。 [0016] 可选地，所述进料机构还包括储料罐和进料泵； [0017] 所述进料管路远离所述进料口的一端与所述储料罐连接，所述进料泵设有所述进料管路上；所述回料管路远离所述回料口的一端与所述储料罐连通。 [0018] 可选地，所述进料泵为计量泵；或者，所述进料管路上设有流量计。 [0020] 所述存储罐分别与所述出料口和所述喷嘴连通，所述喷嘴用于将所述存储罐中的液体加注至反应器内。 [0021] 可选地，所述存储罐为透明结构或者所述存储罐上设有透明观察窗。 [0022] 可选地，所述排气机构包括与所述出料口连通的排气管路以及设置于该排气管路上的排气阀。 [0023] 可选地，所述进气管路设有第一压力表和/或所述排气管路设有第二压力表。 [0024] 本公开第二方面，提供一种液体加注方法，包括提供根据本公开第一方面所述的液体加注装置，该液体加注方法包括： [0025] 吹扫步骤：断开进料口与混合腔，连通进气口与混合腔，将排气机构切换至打开状态，在第一压力下，气源机构内的气体经进气管路、进气口、混合腔、出料口后由排气机构排出，利用气体对混合腔内的残余液体进行吹扫； [0026] 预混步骤：断开所述进气口与所述混合腔，连通所述进料口与所述混合腔，将所述排气机构切换至关闭状态，所述进料机构内的液体经所述进料管路、进料口进入所述混合腔内混合，再经所述出料口后进入喷射机构存储； [0027] 加注步骤：断开所述进料口与所述混合腔，连通所述进气口与所述混合腔，将所述排气机构切换至关闭状态，在第二压力下，所述气源机构内的气体经所述进气管路、进气口、混合腔、出料口后推动所述喷射机构内的液体注入反应器。 [0028] 通过上述技术方案，即本公开提供的液体加注装置，使用时，首先断开进料口与混合腔，并连通进气口与混合腔，将排气机构切换至打开状态，在第一压力下启动气源机构，气源机构内的气体经进气管路、进气口、混合腔、出料口后由排气机构排出，利用气体对混合腔内的残余液体进行吹扫；其次，断开所述进气口与所述混合腔，并连通所述进料口与所述混合腔，将所述排气机构切换至关闭状态，启动进料机构，以使得进料机构内的液体经进料管路、进料口进入所述混合腔内混合，再经所述出料口后进入喷射机构存储；最后，断开所述进料口与所述混合腔，并连通所述进气口与所述混合腔，将所述排气机构切换至关闭状态，在第二压力下启动气源机构，所述气源机构内的气体经所述进气管路、进气口、混合腔、出料口后推动所述喷射机构内的液体注入反应器。进料机构负责实现液体的定量加入，避免浪费；气源机构和排气机构用于为混合腔内的残留液体进行吹扫，避免二次污染；同时气源机构还用于喷射机构加注液体，实现定量精准加注。 [0031] 图1是本公开一些示例性实施例提供的液体加注装置的结构示意图； [0032] 图2是本公开一些示例性实施例提供的液体加注装置的多通阀的结构示意图； [0033] 图3是本公开一些示例性实施例提供的液体加注装置的多通阀的吹扫步骤及加注步骤中的连接示意图； [0034] 图4是本公开一些示例性实施例提供的液体加注装置的多通阀的预混步骤中的连接示意图； [0035] 图5是本公开一些示例性实施例提供的液体加注装置的某一进料机构与多通阀的连接示意图； [0036] 图6是本公开一些示例性实施例提供的液体加注方法的流程图。 [0037] 附图标记说明 [0038] 100‑多通阀；110‑混合腔；121‑进料口；122‑回料口；131‑进气口；132‑回气口；140‑出料口；210‑储料罐；220‑进料泵；230‑流量计；240‑进料管路；250‑回料管路；310‑储气罐；320‑进气管路；330‑回气管路；340‑第一压力表；410‑排气管路；420‑排气阀；430‑第二压力表；510‑存储罐；520‑喷嘴。 具体实施方式[0039] 以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。 [0040] 在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指相应附图的图面方向为基准定义的；“内、外”是指相应部件轮廓的内和外；“远、近”是指相应结构或者相应部件远离或者靠近另一结构或者部件的；此外，需要说明的是，所使用的术语如“第一、第二”等是为了区别一个要素和另一个要素。 [0041] 如图1至图5所示，本公开第一方面，提供一种液体加注装置，该液体加注装置包括：多通阀100，至少包括进料口121、进气口131、出料口140以及设于多通阀100内部的混合腔110，出料口140与混合腔110连通，进料口121和进气口131均可断开的连通于混合腔110；进料机构，包括进料管路240，进料管路240与进料口121连通；气源机构，包括进气管路320，进气管路320与进气口131连通；排气机构，与出料口140连通，具有打开状态和关闭状态；以及喷射机构，与出料口140连通，用于向反应器中加注液体。 [0042] 通过上述技术方案，即本公开提供的液体加注装置，使用时，首先断开进料口121与混合腔110，并连通进气口131与混合腔110，将排气机构切换至打开状态，在第一压力下启动气源机构，气源机构内的气体经进气管路320、进气口131、混合腔110、出料口140后由排气机构排出，利用气体对混合腔110内的残余液体进行吹扫；其次，断开进气口131与混合腔110，并连通进料口121与混合腔110，将排气机构切换至关闭状态，启动进料机构，以使得进料机构内的液体经进料管路240、进料口121进入混合腔110内混合，再经出料口140后进入喷射机构存储；最后，断开进料口121与混合腔110，并连通进气口131与混合腔110，将排气机构切换至关闭状态，在第二压力下启动气源机构，气源机构内的气体经进气管路320、进气口131、混合腔110、出料口140后推动喷射机构内的液体注入反应器。进料机构负责实现液体的定量加入，避免浪费；气源机构和排气机构用于为混合腔110内的残留液体进行吹扫，避免二次污染；同时气源机构还用于喷射机构加注液体，实现定量精准加注。 [0043] 本公开的液体加注装置的操作包括如下步骤： [0044] 吹扫步骤：断开进料口121与混合腔110，连通进气口131与混合腔110，将排气机构切换至打开状态，在第一压力下，气源机构内的气体经进气管路320、进气口131、混合腔110、出料口140后由排气机构排出，利用气体对混合腔110内的残余液体进行吹扫。 [0045] 预混步骤：断开进气口131与混合腔110，连通进料口121与混合腔110，将排气机构切换至关闭状态，进料机构内的液体经进料管路240、进料口121进入混合腔110内混合，再经出料口140后进入喷射机构存储。 [0046] 加注步骤：断开进料口121与混合腔110，连通进气口131与混合腔110，将排气机构切换至关闭状态，在第二压力下，气源机构内的气体经进气管路320、进气口131、混合腔110、出料口140后推动喷射机构内的液体注入反应器。 [0047] 为了方便进料机构的液体回流以及进气机构的气体回流，如图1及图2所示，在本公开的一些实施例中，多通阀100还包括回料口122和回气口132；进料口121可切换地连通于回料口122和混合腔110；进气口131可切换地连通于回气口132与混合腔110；进料机构还包括回料管路250，回料管路250与回料口122连通；气源机构还包括回气管路330，回气管路330与回气口132连通。 [0048] 其中，当需要清除混合腔110中的残余液体时，将进料口121切换至与混合腔110断开，与回料口122连通，这时，进料机构的液体经进料管路240、进料口121、回料口122和回料管路250后流回至进料机构处；同时，将进气口131切换至与混合腔110连通，与回气口132断开，开启排气机构，气源机构中的气体在第一压力下经进气管路320、进气口131后进入多通阀100的混合腔110内对残留液体进行吹扫后由排气机构排出； [0049] 当需要将进料机构中的液体送入多通阀100的混合腔110内时，将进气口131切换至与混合腔110断开，与回气口132连通，这时，进气机构中的气体经进气管路320、进气口131、回气口132和回气管路330流回至进气机构处；同时，将进料口121切换至与混合腔110连通，与回料口122断开，关闭排气机构，进料机构中的液体经进料管路240、进料口121后进入混合腔110内混合后再进入喷射机构； [0050] 当需要将喷射机构中的液体加注入反应器中时，将进料口121切换至与混合腔110断开，与回料口122连通，这时，进料机构的液体经进料管路240、进料口121、回料口122和回料管路250后流回至进料机构处；同时，将进气口131切换至与混合腔110连通，与回气口132断开，关闭排气机构，打开喷射机构，气源机构中的气体在第二压力下经进气管路320、进气口131以及多通阀100的混合腔110后进入喷射机构内，推动其内部的液体注入反应器中。 [0051] 为了方便不同液体进入多通阀100中的混合腔110内进行混合，进料口121和进料机构的数量均为多个，且一一对应。 [0052] 如图1所示，在一示例性实施例中，进料口121和回料口122均为三个，同时进料机构的数量也为三个，每个进料机构对应有一个进料口121和一个回料口122，其中，进料机构包括进料管路240和回料管路250，进料管路240与进料口121连通，回料管路250与回料口122连通，通过三个进料机构的设置，可以同时向多通阀100的混合腔110中加入液体，并在混合腔110中进行混合。 [0053] 当需要将三种组分油按一定配比加入到反应器中时，三组进料机构分别于多通阀100的三个进料口121和三个回料口122相连，气源机构与多通阀100的进气口131和加气口相连。首先，将多通阀100的进料口121与混合腔110连通，并打开排气机构，使用气源机构对混合腔110进行吹扫。然后，关闭排气机构，三组进料机构分别对应的进料口121与混合腔 110连通，启动进料机构，并按计算的酷配比将三种组分油加入混合腔110内混合，混合后的液体经出料口140流入存储罐510中。上述步骤完成后，将气源机构与多通阀100的进气口 131和加气口相连，调整气源机构使其稳定在一定压力后开启喷射机构，将存储罐510中液体全部注入到反应器中。喷射机构开始喷射液体，最后是气液混合物直至气体，保证喷射出一定量的气体，以确保液体全部注入，此过程同时为反应器充压。 [0054] 进料机构可以采用任意方式构造，在本公开的一些实施例中，进料机构可以包括储料罐210和进料泵220；进料管路240远离进料口121的一端与储料罐210连接，进料泵220设有进料管路240上；回料管路250远离回料口122的一端与储料罐210连通。也即，进料机构包括储料罐210、进料泵220、进料管路240和回料管路250，其中，进料管路240的一端与储料罐210连通，另一端与进料口121连通，而进料泵220设于进料口121与储料罐210之间的进料管路240上；回料管路250的一端与储料罐210连通，另一端与回料口122连通。 [0055] 为了方便计量经由进料口121进入混合腔110中的液体的量，在一些实施例中，进料泵220为构造为计量泵，该计量泵具有定量功能，当进料口121与混合腔110连通时，计量泵能够统计液体的流经该计量泵的量，从而对进入混合腔110内的液体的精准定量。 [0056] 同样，为了精准获得则进料口121进入混合腔110内的液体的量，在本公开的一些实施例中，还可以在进料管路240上设有流量计230，通过流量计230检测流过液体的量，该流量计230可以定义为当进料口121与混合腔110连通时开启计量，进料口121与混合腔110断开时关闭计量，以此精准获得进入混合腔110内液体的量。 [0057] 当然，在本公开的另一些实施例中，进料机构还可以包括储液罐、进料泵220和重量计(例如天平)，其中，储液罐设有重量计上，通过重量计的变化量以获得由进料口121进入的液体的量。 [0058] 本领域技术人员可以根据不同的控制精度构造不同的进料机构，但需要说明的是，该进料机构能够满足定量液体的条件。 [0059] 喷射机构可以根据任意方式构造，如图1所示，在公开的一些具体实施例中，喷射机构具体包括存储罐510和喷嘴520；存储罐510分别与出料口140和喷嘴520连通，喷嘴520用于将存储罐510中的液体加注至反应器内。其中，存储罐510的一端与出料口140连通，喷嘴520设有存储罐510的另一端，且该喷嘴520具有打开状态和关闭状态，且可以在两个状态之间切换，当进行吹扫步骤或者预混步骤时，喷嘴520处于半闭状态；当需要向反应器中加注液体时，喷嘴520切换至打开状态。 [0060] 为了方便工作人员观察存储罐510内液体的高度，在一些实施例中，存储罐510可以构造为透明结构，也即，制作该存储罐510的材质可以为透明材质，工作人员能够直接观察其中液体的液面高度。当然，在另一些实施例中，也可以在存储罐510上设有透明观察窗，通过该透明观察窗也可以实现观察液面高度的目的。 [0061] 排气机构可以根据需要采用任意方式构造，如图1所示，在一些实施例中，排气机构包括与出料口140连通的排气管路410以及设置于该排气管路410上的排气阀420。排气管路410的一端与出料连通，另一端可以连接废气处理系统，排气管路410上设有排气阀420，用于开启或者关闭该排气管路410。 [0062] 在一些实施例中，压力气源包括储气罐310、进气管路320和回气管路330，其中进气管路320连通储气罐310与多通阀100的进气口131，回气管路330连通储气罐310与回气口132，通过储气罐310中的具有一定压力的气体实现吹扫步骤以及加注步骤。需要说明的是，压力气源还可以为气泵，用于提供具有压力的气体，并将气体压入进气管路320，回气管路 330可以直接与大气连通。其中，压力气源包括但不限于上述的实施例，也可以为相关技术中其他能够提供压力气体进吹扫即可。 [0063] 吹扫过程和加注过程需要的压力可能会不同，因此，为了方便快速检测两个过程中气源机构的进气管路320中的压力值，如图1所示，在本公开的一些具体实施例中，进气管路320上设有第一压力表340，用于检测进气管路320中的气体压力。另外，排气管路410上也可以设有第二压力表430，用于检测排气压力。 [0064] 如图6所示，本公开的第二方面，提供了一种液体加注方法，包括提供根据本公开第一方面的液体加注装置，该液体加注方法包括如下步骤。 [0065] S602，吹扫步骤：断开进料口与混合腔，连通进气口与混合腔，将排气机构切换至打开状态，在第一压力下，气源机构内的气体经进气管路、进气口、混合腔、出料口后由排气机构排出，利用气体对混合腔内的残余液体进行吹扫。 [0066] S604，预混步骤：断开进气口与混合腔，连通进料口与混合腔，将排气机构切换至关闭状态，进料机构内的液体经进料管路、进料口进入混合腔内混合，再经出料口后进入喷射机构存储。 [0067] S606，加注步骤：断开进料口与混合腔，连通进气口与混合腔，将排气机构切换至关闭状态，在第二压力下，气源机构内的气体经进气管路、进气口、混合腔、出料口后推动喷射机构内的液体注入反应器。 [0068] 综上所述，本公开实施例提供的液体加注装置及方法，能够服务于小型化工实验设备，可实现多个进料管路240的液体预混，预混液体全部用于加注，无浪费；加注后多通阀100内无液体残留，不会对下次加注造成污染；加入液体可精准定量，避免死体积造成的加注量失准；且该液体加注装置结构紧凑，操作简单。 [0069] 以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。 [0070] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。 [0071] 此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。 |
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